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JP2007311488A - Magnetic storage - Google Patents

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JP2007311488A
JP2007311488A JP2006137983A JP2006137983A JP2007311488A JP 2007311488 A JP2007311488 A JP 2007311488A JP 2006137983 A JP2006137983 A JP 2006137983A JP 2006137983 A JP2006137983 A JP 2006137983A JP 2007311488 A JP2007311488 A JP 2007311488A
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JP
Japan
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write line
memory cell
write
current
electrode
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Pending
Application number
JP2006137983A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Ueda
善寛 上田
Tsuneo Inaba
恒夫 稲場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • G11C11/02Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic storage having a large operation margin. <P>SOLUTION: The magnetic storage contains a memory cell array arranging magnetoresistance-effect elements in a line. A first writing line 4a is extended along the first direction, and supplied only with a current directed in the first direction. A second writing line 4b is extended along the first direction, and supplied only with the current directed in the second direction opposite to the first direction. A third writing line 3a is extended along the third direction orthogonal to the first direction. A first electrode 54a is fitted between the first and third writing lines. A first plug 55a is connected to the first electrode, and fitted on the lower side along the third direction by the first writing line. A second electrode 54b is mounted between the second and third writing lines. A second plug 55b is connected to the second electrode, and mounted on the upper side along the third direction by the second writing line. The magnetoresistance-effect elements are arranged at a place where the first writing line crosses with the third writing line, and the place where the second writing line crosses with the third writing line. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気記憶装置に関し、例えば、メモリセルにおける各部の形状および配置に関する。   The present invention relates to a magnetic memory device, for example, to the shape and arrangement of each part in a memory cell.

磁気ランダムアクセスメモリ(Magnetic Random Access Memory(MRAM))のメモリセルは、1つの磁気抵抗効果素子と、1つの選択トランジスタからなる1T1R型が主流である。各磁気抵抗効果素子に印加される磁場を発生するための2種の書き込み線の両端に書き込み電流回路が接続され、一端の書き込み電流回路から他端の書き込み電流回路に向かって電流を流す。書き込み電流回路を隣接するメモリセルアレイの間に設けることにより、書き込み電流回路を複数のメモリセルアレイ間で共通にしたり、制御信号を共有にすることにより回路構成を簡単にできる。   A memory cell of a magnetic random access memory (MRAM) is mainly a 1T1R type including one magnetoresistive element and one select transistor. A write current circuit is connected to both ends of two types of write lines for generating a magnetic field applied to each magnetoresistive effect element, and a current flows from the write current circuit at one end to the write current circuit at the other end. By providing the write current circuit between adjacent memory cell arrays, the circuit configuration can be simplified by making the write current circuit common among a plurality of memory cell arrays or sharing a control signal.

1T1R型のメモリセルの場合、磁気抵抗効果素子は、下部電極およびプラグを介して選択トランジスタに電気的に接続される。2本の書き込み線の間に磁気抵抗効果素子が配置されることが必要なので、前記のプラグは、書き込み線の交差点を避けて配置される。下部電極は、プラグと接続される必要があるので、磁気抵抗効果素子の平面形状と異なる平面形状を有する。また、下部電極はメモリセルを高集積化するためにL字形状等の平面形状を取ることもある。   In the case of the 1T1R type memory cell, the magnetoresistive effect element is electrically connected to the selection transistor through the lower electrode and the plug. Since it is necessary to dispose the magnetoresistive element between the two write lines, the plug is disposed so as to avoid the intersection of the write lines. Since the lower electrode needs to be connected to the plug, it has a planar shape different from the planar shape of the magnetoresistive element. Further, the lower electrode may take a planar shape such as an L shape in order to highly integrate memory cells.

全てのメモリセルは、動作マージンを確保するために、同じ振る舞いをすることが望ましい。この要求を達成するために、電極、磁気抵抗効果素子、配線等の各部の物理的形状を揃えることによって、各メモリセルの特性の均一化が図られる(非特許文献1)。   It is desirable that all memory cells behave the same in order to ensure an operating margin. In order to achieve this requirement, the characteristics of each memory cell can be made uniform by aligning the physical shape of each part such as an electrode, a magnetoresistive effect element, and wiring (Non-Patent Document 1).

非特許文献1は、書き込み磁場について言及していない。しかしながら、各メモリセルの特性を均質にするには、書き込み磁場の方向、大きさ等の特性をも、各メモリセル相互間で揃えることが好ましい。このためには、電極、磁気抵抗効果素子(特に自由層)、配線等の相対的な位置関係を揃えることが求められる。   Non-Patent Document 1 does not mention the write magnetic field. However, in order to make the characteristics of each memory cell uniform, it is preferable that the characteristics such as the direction and the magnitude of the write magnetic field are made uniform among the memory cells. For this purpose, it is required to make the relative positional relationship of the electrode, the magnetoresistive effect element (particularly, the free layer), the wiring, etc. uniform.

ところが、書き込み電流を供給する機能のみを有する書き込み電流回路が隣接するメモリセルアレイ相互間に設けられる場合、メモリセルに印加される磁場の方向が、一方のメモリセルアレイ内のメモリセルと、他方のメモリセルアレイ内のメモリセルとで異なる。したがって、メモリセルへの磁場の印加のされ方がメモリセル相互間で異なる。   However, when a write current circuit having only a function of supplying a write current is provided between adjacent memory cell arrays, the direction of the magnetic field applied to the memory cell is such that the memory cell in one memory cell array and the other memory It differs depending on the memory cell in the cell array. Therefore, the manner in which the magnetic field is applied to the memory cells differs between the memory cells.

また、下部電極の形状は書き込み磁場に影響を与えることが知られている。その理由の1つは、書き込み磁場と下部電極とが電磁気的に結合して書き込み磁場に影響を与え、この結合が下部電極の形状に依存することである。特に、下部電極の平面形状が非対称の場合、メモリセルへの磁場の印加のされ方がメモリセル相互間で大きく異なる。   Further, it is known that the shape of the lower electrode affects the write magnetic field. One reason is that the writing magnetic field and the lower electrode are electromagnetically coupled to affect the writing magnetic field, and this coupling depends on the shape of the lower electrode. In particular, when the planar shape of the lower electrode is asymmetric, the manner in which the magnetic field is applied to the memory cells differs greatly between the memory cells.

さらに、製造工程の便宜等の理由により、固定層が下部電極と同じ形状を取ることがある。固定層の磁化は、その向きに応じた方向の漏れ磁場を形成し、書き込み磁場を変化させる。そして、この漏れ磁場は固定層の形状、すなわち下部電極の形状の影響を受ける。このような理由によっても、下部電極の形状が、メモリセルへの磁場の印加のされ方をメモリセル相互間でばらつかせる。   Furthermore, the fixed layer may take the same shape as the lower electrode for convenience of the manufacturing process. The magnetization of the fixed layer forms a leakage magnetic field in a direction corresponding to the direction, and changes the writing magnetic field. This leakage magnetic field is affected by the shape of the fixed layer, that is, the shape of the lower electrode. For this reason as well, the shape of the lower electrode varies between the memory cells in how the magnetic field is applied to the memory cells.

以上述べたように、電極、磁気抵抗効果素子、配線等の各部の物理的形状の違いおよび相対的な位置関係の違いの組み合わせによっては、メモリセルへの印加磁場の特性が異なってしまう。この結果、動作マージンが狭くなる。   As described above, the characteristics of the magnetic field applied to the memory cell differ depending on the combination of the difference in the physical shape of each part such as the electrode, magnetoresistive effect element, and wiring, and the difference in relative positional relationship. As a result, the operation margin is narrowed.

特許文献1の図8は、2つのMRAMマクロRMCA、RMCBを磁気抵抗効果素子VRの磁化困難軸と平行な仮想軸に関して鏡面対称(線対象)とすることを開示する。また、図27は、2つのMRAMマクロRMCJ、RMCKを磁気抵抗効果素子VRの磁化容易軸と平行な仮想軸に関して鏡面対称(線対象)とすることを開示する。こうすることによって、書き込みデータと読み出しデータとの一貫性を維持する効果が得られると述べられている。なお、特許文献1では、同論理(“0”または“1”)のデータの書き込みである限り、MRAMマクロの構造によらずに書き込み磁場の方向は全て同じ向きである。
特開2005-236177号公報 米国特許第6,545,906号明細書 Dietmar Gogl et al.、 "A 16-Mb MRAM Featuring Bootstrapped Write Drivers"、 IEEE journal of Solid-state Circuits、April 2005、vol. 40 pp.902
FIG. 8 of Patent Document 1 discloses that two MRAM macros RMCA and RMCB are mirror-symmetric (line target) with respect to a virtual axis parallel to the hard axis of magnetization of the magnetoresistive element VR. FIG. 27 discloses that the two MRAM macros RMCJ and RMCK are mirror-symmetrical (line target) with respect to a virtual axis parallel to the easy axis of the magnetoresistive element VR. By doing this, it is stated that the effect of maintaining the consistency between the write data and the read data can be obtained. In Patent Document 1, as long as data of the same logic (“0” or “1”) is written, the direction of the write magnetic field is the same regardless of the structure of the MRAM macro.
JP 2005-236177 A U.S. Pat.No. 6,545,906 Dietmar Gogl et al., "A 16-Mb MRAM Featuring Bootstrapped Write Drivers", IEEE journal of Solid-state Circuits, April 2005, vol. 40 pp.902

本発明は、動作マージンの大きな磁気記憶装置を提供しようとするものである。   The present invention seeks to provide a magnetic storage device with a large operating margin.

本発明の一視点による磁気記憶装置は、磁気抵抗効果素子を行列に配置したメモリセルアレイと、第1方向に沿って延び、前記第1方向に向かう電流のみが供給される第1書き込み線と、前記第1方向に沿って延び、前記第1方向とは逆向きの第2方向に向かう電流のみが供給される第2書き込み線と、前記第1方向と直交する第3方向に沿って延びる第3書き込み線と、前記第1書き込み線と前記第3書き込み線との間に設けられた第1電極と、前記第1電極に接続され、前記第1書き込み線より前記第3方向に沿って下側に設けられた第1プラグと、前記第2書き込み線と前記第3書き込み線との間に設けられた第2電極と、前記第2電極に接続され、前記第2書き込み線より前記第3方向に沿って上側に設けられた第2プラグと、を備え、前記磁気抵抗効果素子は、前記第1書き込み線と前記第3書き込み線とが交わる位置、および前記第2書き込み線と前記第3書き込み線とが交わる位置に配置されることを特徴とする。   A magnetic memory device according to an aspect of the present invention includes a memory cell array in which magnetoresistive effect elements are arranged in a matrix, a first write line that extends along a first direction and is supplied with only a current in the first direction, A second write line that extends along the first direction and is supplied only with a current in a second direction opposite to the first direction; and a second write line that extends along a third direction orthogonal to the first direction. 3 write lines, a first electrode provided between the first write line and the third write line, and connected to the first electrode and below the first write line along the third direction. A first plug provided on the side, a second electrode provided between the second write line and the third write line, and the third electrode connected to the second electrode and from the second write line. A second plug provided on the upper side in the direction. , The magnetoresistive element is characterized in that it is disposed in the said first write line third write line and crosses position, and said second write line and the third write line intersect position.

本発明の一視点による磁気記憶装置は、磁気抵抗効果素子を行列に配置した第1メモリセルアレイおよび第2メモリセルアレイと、前記第1メモリセルアレイ内で第1方向に沿って延び、前記第1方向に向かう電流のみが供給される第1書き込み線と、前記第2メモリセルアレイ内で前記第1方向に沿って延び、前記第1方向とは逆向きの第2方向に向かう電流のみが供給される第2書き込み線と、前記第1メモリセルアレイ内で前記第1方向と直交する第3方向に沿って延びる第3書き込み線と、前記第2メモリセルアレイ内で前記第3方向に沿って延びる第4書き込み線と、前記第1書き込み線と前記第3書き込み線との間に設けられた第1電極と、前記第1電極に接続され、前記第1書き込み線より前記第3方向に沿って下側に設けられた第1プラグと、前記第2書き込み線と前記第4書き込み線との間に設けられた第2電極と、前記第2電極に接続され、前記第2書き込み線より前記第3方向に沿って上側に設けられた第2プラグと、を備え、前記磁気抵抗効果素子は、前記第1メモリセルアレイ内の前記第1書き込み線と前記第3書き込み線とが交わる位置、および前記第2メモリセルアレイ内の前記第2書き込み線と前記第4書き込み線とが交わる位置に配置されることを特徴とする。   According to an aspect of the present invention, a magnetic memory device includes a first memory cell array and a second memory cell array in which magnetoresistive elements are arranged in a matrix, the first memory cell array extending along a first direction, and the first direction. A first write line to which only a current directed to the first line is supplied, and only a current extending in the first direction in the second memory cell array and directed in a second direction opposite to the first direction is supplied. A second write line; a third write line extending in a third direction orthogonal to the first direction in the first memory cell array; and a fourth write line extending in the third direction in the second memory cell array. A write line, a first electrode provided between the first write line and the third write line, and a first electrode connected to the first electrode and below the first write line along the third direction Established in A first plug, a second electrode provided between the second write line and the fourth write line, and a second electrode connected to the second electrode and extending in the third direction from the second write line. A second plug provided on the upper side, wherein the magnetoresistive effect element has a position where the first write line and the third write line intersect in the first memory cell array, and in the second memory cell array. The second write line and the fourth write line are arranged at positions where they intersect.

本発明の一視点による磁気記憶装置は、磁気抵抗効果素子を行列に配置したメモリセルアレイと、第1方向に沿って延び、前記第1方向に向かう電流のみが供給される第1書き込み線と、前記第1方向に沿って延び、前記第1方向とは逆向きの第2方向に向かう電流のみが供給される第2書き込み線と、前記第1方向と直交する第3方向に沿って延びる第3書き込み線と、前記第1書き込み線と前記第3書き込み線との間に設けられた第1電極と、前記第1電極に接続され、前記第1書き込み線より前記第3方向に沿って下側に設けられた第1プラグと、前記第2書き込み線と前記第3書き込み線との間に設けられた第2電極と、前記第2電極に接続され、前記第2書き込み線より前記第3方向に沿って上側に設けられた第2プラグと、を備え、前記磁気抵抗効果素子は、前記第1書き込み線と前記第3書き込み線とが交わる位置、および前記第2書き込み線と前記第3書き込み線とが交わる位置に配置され、前記第1プラグおよび前記第2プラグは、前記第1書き込み線と前記第2書き込み線との間で前記第1方向に沿って並ぶ、ことを特徴とする。   A magnetic memory device according to an aspect of the present invention includes a memory cell array in which magnetoresistive effect elements are arranged in a matrix, a first write line that extends along a first direction and is supplied with only a current in the first direction, A second write line that extends along the first direction and is supplied only with a current in a second direction opposite to the first direction; and a second write line that extends along a third direction orthogonal to the first direction. 3 write lines, a first electrode provided between the first write line and the third write line, and connected to the first electrode and below the first write line along the third direction. A first plug provided on the side, a second electrode provided between the second write line and the third write line, and the third electrode connected to the second electrode and from the second write line. A second plug provided on the upper side in the direction. The magnetoresistive element is disposed at a position where the first write line and the third write line intersect, and a position where the second write line and the third write line intersect, and the first plug and the The second plug is arranged along the first direction between the first write line and the second write line.

本発明によれば、動作マージンの大きな磁気記憶装置を提供できる。   According to the present invention, a magnetic storage device having a large operation margin can be provided.

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.

本明細書において用いられている上下左右という表現は、説明の便宜上、対応する図面の向きに合わせて用いられている。また、同様に請求の範囲において用いられている上下左右という表現も、発明の内容を分かりやすく表現するために用いられている。このため、この表現は絶対的な位置を意味しておらず、適宜回転することによって本明細書、図面、請求項に示す関係に一致する構造も本発明の範囲に含まれる。   The expressions “upper, lower, left, and right” used in this specification are used in accordance with the orientation of the corresponding drawing for convenience of explanation. Similarly, the expressions “up, down, left, and right” used in the claims are also used for easy understanding of the contents of the invention. For this reason, this expression does not mean an absolute position, and structures that match the relationships shown in the present specification, drawings, and claims by appropriately rotating are also included in the scope of the present invention.

(第1実施形態)
図1乃至図9を参照して第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る磁気記憶装置のブロック図である。図1に示すように、磁気記憶装置は、2つのメモリセルアレイ1a、1bを含んでいる。メモリセルアレイ1a、1bは、それぞれ、後述のように、行列状に配置された複数のメモリセル2a、2bから構成される(図1では1つずつのみ図示している)。メモリセル2a、2b(包括的には、メモリセル2と称する)は、後述のように、磁気抵抗効果素子を含んでいる。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of the magnetic memory device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the magnetic storage device includes two memory cell arrays 1a and 1b. Each of the memory cell arrays 1a and 1b is composed of a plurality of memory cells 2a and 2b arranged in a matrix as will be described later (only one is shown in FIG. 1). Memory cells 2a and 2b (generally referred to as memory cell 2) include magnetoresistive elements as will be described later.

また、メモリセルアレイ1a、1bに対して、複数の書き込み線3、4(図1ではメモリセルアレイ1つ当たり1本ずつのみ図示している)を含んでいる。書き込み線3、4は、相互に交わる方向に沿って延び、例えば書き込み線3は紙面の上下方向に沿って延び、書き込み線4は紙面の左右方向に沿って延びる。書き込み線3と書き込み線4とは、メモリセル2の位置で交わり、メモリセル2を挟む。   The memory cell arrays 1a and 1b include a plurality of write lines 3 and 4 (FIG. 1 shows only one line per memory cell array). The write lines 3 and 4 extend along a direction intersecting each other. For example, the write line 3 extends along the vertical direction of the paper surface, and the write line 4 extends along the horizontal direction of the paper surface. The write line 3 and the write line 4 intersect at the position of the memory cell 2 and sandwich the memory cell 2 therebetween.

メモリセルアレイ1a、1bの周囲には、メモリセルアレイ1a、1bの各辺に沿って制御回路5が設けられている。   Around the memory cell arrays 1a and 1b, a control circuit 5 is provided along each side of the memory cell arrays 1a and 1b.

メモリセルアレイ1a、1bのそれぞれの上下の辺と並ぶ2つの制御回路5と並んで、電流ソース/シンク6が設けられる。電流ソース/シンク6は、制御回路5を介して書き込み線3と接続される。各電流ソース/シンク6は、トランジスタ等のスイッチ回路の組からなる制御回路5によって、少なくとも1つの書き込み線3と電気的に接続される。   A current source / sink 6 is provided in parallel with the two control circuits 5 aligned with the upper and lower sides of each of the memory cell arrays 1a and 1b. The current source / sink 6 is connected to the write line 3 via the control circuit 5. Each current source / sink 6 is electrically connected to at least one write line 3 by a control circuit 5 including a set of switch circuits such as transistors.

図示せぬ制御信号に応じて、書き込み線3の両端に接続された1対の電流ソース/シンク6の一方は、書き込み線3に書き込み電流を供給し、他方は書き込み線3から電流を引き抜く。したがって、メモリセルアレイ1を通る書き込み線3(書き込み線3a)およびメモリセルアレイ1bを通る書き込み線3(書き込み線3b)には、ともに図において上方に向かう電流と下方に向かう電流が流れ得る。書き込み線3を流れる電流の向きによって、書き込み対象のメモリセルに書き込まれる情報が制御される。   In response to a control signal (not shown), one of the pair of current sources / sinks 6 connected to both ends of the write line 3 supplies a write current to the write line 3, and the other draws a current from the write line 3. Therefore, both the upward current and downward current in the figure can flow through the write line 3 (write line 3a) passing through the memory cell array 1 and the write line 3 (write line 3b) passing through the memory cell array 1b. Information written to the memory cell to be written is controlled by the direction of the current flowing through the write line 3.

メモリセルアレイ1aの左の辺と並ぶ制御回路5と、メモリセルアレイ1bの右の辺と並ぶ制御回路5と、の間に電流ソース7が設けられる。メモリセルアレイ1aの右の辺と並ぶ制御回路5と並んで、およびメモリセルアレイ1aの左の辺と並ぶ制御回路5と並んで電流シンク8が設けられる。   A current source 7 is provided between the control circuit 5 aligned with the left side of the memory cell array 1a and the control circuit 5 aligned with the right side of the memory cell array 1b. A current sink 8 is provided in parallel with the control circuit 5 aligned with the right side of the memory cell array 1a and in parallel with the control circuit 5 aligned with the left side of the memory cell array 1a.

1組の電流ソース7と電流シンク8は、制御回路5によって、少なくとも1つの書き込み線4の両端と電気的に接続される。そして、電流ソース7が接続された書き込み線4に書き込み電流を供給し、電流シンク8が書き込み電流を引き抜く。したがって、書き込み線4には、一方向の電流のみが流れる。具体的には、メモリセルアレイ1aを通る書き込み線4(書き込み線4a)には紙面の右方向に向かう電流のみが流れ、メモリセルアレイ1bを通る書き込み線4(書き込み線4b)には紙面の左方向に向かう電流のみが流れる。   One set of current source 7 and current sink 8 are electrically connected to both ends of at least one write line 4 by a control circuit 5. Then, a write current is supplied to the write line 4 to which the current source 7 is connected, and the current sink 8 extracts the write current. Therefore, only a current in one direction flows through the write line 4. Specifically, only the current flowing in the right direction of the paper surface flows through the write line 4 (write line 4a) passing through the memory cell array 1a, and the left direction of the paper surface through the write line 4 (write line 4b) passing through the memory cell array 1b. Only the current going to

電流ソース7が2つのメモリセルアレイ1a、1bによって共用されているので、電流ソース7の定電流源および制御回路が2つのメモリセルアレイ1a、1bに対して1つで済む等、集積度の高いレイアウトを実現できる。   Since the current source 7 is shared by the two memory cell arrays 1a and 1b, a highly integrated layout such that only one constant current source and control circuit for the current source 7 is required for the two memory cell arrays 1a and 1b. Can be realized.

図2は、図1の詳細な構成の一例を示す回路図である。なお、図2は、メモリセルアレイ1aの構成に対応している。メモリセルアレイ1bの回路構成は、図2の電流ソース7と電流シンク8との位置が反転していることを除いてメモリセルアレイ1aと同じである。このため、メモリセルアレイ1bの説明は省略する。   FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the detailed configuration of FIG. FIG. 2 corresponds to the configuration of the memory cell array 1a. The circuit configuration of the memory cell array 1b is the same as that of the memory cell array 1a except that the positions of the current source 7 and the current sink 8 in FIG. 2 are inverted. Therefore, the description of the memory cell array 1b is omitted.

図2に示すように、メモリセル2は、磁気抵抗効果素子11と、これと直列接続されたスイッチ素子、例えば選択トランジスタ12とから構成される。メモリセル2の磁気抵抗効果素子11の側の端部は、書き込み線3と接続され、選択トランジスタ12の側の端部は接地される(共通電位端と接続される)。同じ書き込み線4と接続される各メモリセル2の選択トランジスタ12のゲート電極は、読み出し線(図示せぬ)と接続されている。   As shown in FIG. 2, the memory cell 2 includes a magnetoresistive effect element 11 and a switch element, for example, a selection transistor 12 connected in series with the magnetoresistive effect element 11. The end of the memory cell 2 on the magnetoresistive effect element 11 side is connected to the write line 3, and the end of the select transistor 12 side is grounded (connected to the common potential end). The gate electrode of the select transistor 12 of each memory cell 2 connected to the same write line 4 is connected to a read line (not shown).

各書き込み線3の両端は、各々、例えばトランジスタからなるスイッチ回路13を介して、共通線15と接続される。スイッチ回路13の組は、制御回路5を構成する。各書き込み線4の両端は、各々、スイッチ回路13を介して共通線14と接続される。   Both ends of each write line 3 are connected to a common line 15 via a switch circuit 13 made of, for example, a transistor. The set of switch circuits 13 constitutes the control circuit 5. Both ends of each write line 4 are connected to the common line 14 via the switch circuit 13.

各共通線15は、電流ソース/シンク6と接続される。電流ソース/シンク6は、例えば、直列接続された定電流源31、スイッチ回路32、スイッチ回路33から構成される。電流ソース/シンク6のスイッチ回路33の側の端部は接地される。共通線15は、スイッチ回路32とスイッチ回路33との接続ノードに接続される。   Each common line 15 is connected to a current source / sink 6. The current source / sink 6 includes, for example, a constant current source 31, a switch circuit 32, and a switch circuit 33 connected in series. The end of the current source / sink 6 on the switch circuit 33 side is grounded. The common line 15 is connected to a connection node between the switch circuit 32 and the switch circuit 33.

2本の共通線14の一方(図では左側)は、電流ソース7と接続される。電流ソース7は、例えば、直列接続された定電流源21とスイッチ回路22から構成される。2本の共通線14の他方(図では右側)は、電流シンク8と接続される。電流シンク8は、例えば一端を接地されたスイッチ回路23から構成される。   One of the two common lines 14 (left side in the figure) is connected to the current source 7. The current source 7 includes, for example, a constant current source 21 and a switch circuit 22 connected in series. The other (right side in the figure) of the two common lines 14 is connected to the current sink 8. The current sink 8 is composed of, for example, a switch circuit 23 having one end grounded.

図3に示すように、スイッチ回路13、22、23、32、33の制御端(トランジスタの場合、ゲート電極)には、制御信号が供給される。制御信号は、デコーダ41から供給される。デコーダ41は、アドレス信号を含む制御信号を供給され、外部制御信号に応じた位置のメモリセルに外部制御信号に応じたデータが書き込まれるように制御信号を生成する。スイッチ回路13、22、23、32、33が、この制御信号に従ってオンまたはオフされることにより、アドレス信号が指定する書き込み線3、4に所定の方向の電流が流れ、指定されたメモリセル2にデータが書き込まれる。   As shown in FIG. 3, a control signal is supplied to the control terminals (gate electrodes in the case of transistors) of the switch circuits 13, 22, 23, 32, and 33. The control signal is supplied from the decoder 41. The decoder 41 is supplied with a control signal including an address signal, and generates a control signal so that data corresponding to the external control signal is written in a memory cell at a position corresponding to the external control signal. When the switch circuits 13, 22, 23, 32, and 33 are turned on or off according to this control signal, a current in a predetermined direction flows through the write lines 3 and 4 specified by the address signal, and the specified memory cell 2 Data is written to

読み出しの際は、読み出し対象のメモリセル2の選択トランジスタ12がオンされ、この対象のメモリセル2と接続された書き込み線3に電流が供給される。このときの電流値あるいは電圧値をセンスアンプで参照値と比較することにより、メモリセル2が保持していたデータが判別される。   At the time of reading, the selection transistor 12 of the memory cell 2 to be read is turned on, and a current is supplied to the write line 3 connected to the target memory cell 2. The current value or voltage value at this time is compared with a reference value by a sense amplifier, whereby the data held in the memory cell 2 is determined.

次に、メモリセル2a、2bの構造について、図4乃至図7を参照して説明する。図4はメモリセル2aの平面図であり、図5はメモリセル2bの平面図である。図4、図5の紙面の上下左右の向きは、ともに、図1のそれと一致している。すなわち、例えば、図1の下側は、図4、図5においても下側である。   Next, the structure of the memory cells 2a and 2b will be described with reference to FIGS. 4 is a plan view of the memory cell 2a, and FIG. 5 is a plan view of the memory cell 2b. The orientations of the top, bottom, left and right of the paper surface of FIGS. 4 and 5 are the same as those of FIG. That is, for example, the lower side in FIG. 1 is also the lower side in FIGS.

また、図6は図4のVI−VI線に沿った断面図であり、図7は図5のVII−VII線に沿った断面図である。   6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4, and FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.

図4乃至図7に示すように、メモリセル2は、上部電極52、磁気抵抗効果素子11、下部電極54、選択トランジスタ12を含んでいる。   As shown in FIGS. 4 to 7, the memory cell 2 includes an upper electrode 52, a magnetoresistive effect element 11, a lower electrode 54, and a selection transistor 12.

半導体基板51の上方に書き込み線3a、3bが設けられる。書き込み線3a、3bの下端に上部電極52を介して、メモリセル2aの磁気抵抗効果素子11(磁気抵抗効果素子11a)、メモリセル2bの磁気抵抗効果素子11(磁気抵抗効果素子11b)がそれぞれ接続されている。磁気抵抗効果素子11の磁化容易軸は、書き込み線4の延びる方向に沿っており、磁化困難軸は磁化容易軸と直交する。   Write lines 3 a and 3 b are provided above the semiconductor substrate 51. The magnetoresistive effect element 11 (magnetoresistance effect element 11a) of the memory cell 2a and the magnetoresistive effect element 11 (magnetoresistance effect element 11b) of the memory cell 2b are respectively connected to the lower ends of the write lines 3a and 3b via the upper electrode 52. It is connected. The easy axis of the magnetoresistive effect element 11 is along the direction in which the write line 4 extends, and the hard axis is perpendicular to the easy axis.

書き込み線3a、3bを流れる電流I3a、I3bは、両方向を取り得る。   The currents I3a and I3b flowing through the write lines 3a and 3b can take both directions.

磁気抵抗効果素子11a、11bの下面はメモリセル2aの下部電極54(下部電極54a)、メモリセル2bの下部電極(下部電極54b)の上面とそれぞれ接続されている。下部電極54の断面積は磁気抵抗効果素子11の断面積より大きい。   The lower surfaces of the magnetoresistive elements 11a and 11b are connected to the lower electrode 54 (lower electrode 54a) of the memory cell 2a and the upper surface of the lower electrode (lower electrode 54b) of the memory cell 2b, respectively. The sectional area of the lower electrode 54 is larger than the sectional area of the magnetoresistive effect element 11.

磁気抵抗効果素子11は、図8に示すように、下から順に積層された固定層101、非磁性層102、自由層(記録層)103を含んでいる。固定層101は、強磁性層と反強磁性層との積層構造からなり、反強磁性層によって強磁性層の磁化方向は磁化容易軸(図4乃至図7の左右方向)に沿って固定されており、固定層101として固定された磁化を有する。固定層101の下面は下部電極54の上面と接する。   As shown in FIG. 8, the magnetoresistive effect element 11 includes a fixed layer 101, a nonmagnetic layer 102, and a free layer (recording layer) 103 that are stacked in order from the bottom. The fixed layer 101 has a laminated structure of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer, and the magnetization direction of the ferromagnetic layer is fixed along the easy magnetization axis (horizontal direction in FIGS. 4 to 7) by the antiferromagnetic layer. The fixed layer 101 has a fixed magnetization. The lower surface of the fixed layer 101 is in contact with the upper surface of the lower electrode 54.

非磁性層102は、非磁性材料からなり、磁気抵抗効果素子11の磁気抵抗効果を大きくするために、非磁性層102をトンネルバリア層として機能させる材料が用いられてもよい。このような材料として、例えばAlO2が挙げられる。 The nonmagnetic layer 102 is made of a nonmagnetic material, and a material that causes the nonmagnetic layer 102 to function as a tunnel barrier layer may be used in order to increase the magnetoresistance effect of the magnetoresistive element 11. An example of such a material is AlO 2 .

自由層103は、強磁性材料からなり、磁化の方向が可変である。自由層103の磁化容易軸は、自由層103の磁化容易軸に沿っている。自由層103の上面は上部電極の下面と接する。   The free layer 103 is made of a ferromagnetic material, and the direction of magnetization is variable. The easy axis of free layer 103 is along the easy axis of free layer 103. The upper surface of the free layer 103 is in contact with the lower surface of the upper electrode.

磁気抵抗効果素子11は、図9に示す構造を有していても良い。図9に示すように、自由層101は下部電極54と同じ平面形状を有する。   The magnetoresistive effect element 11 may have the structure shown in FIG. As shown in FIG. 9, the free layer 101 has the same planar shape as the lower electrode 54.

図4乃至図7に示すように、書き込み線4a、4bは、下部電極54a、54bの下方で、磁気抵抗効果素子11a、11bの直下にそれぞれ設けられる。書き込み線4a、4bを流れる書き込み電流I4a、I4bは1方向のみである。したがって、電流I4aによってメモリセル2aには下向きの書き込み磁場Baが印加され、電流I4bによってメモリセル2bには上向きの書き込み磁場Bbが印加される。下部電極54a、54bと、半導体基板51の表面とは、メモリセルアレイ2aのプラグ55(プラグ55a)、メモリセルアレイ2bのプラグ55(プラグ55b)によりそれぞれ接続されている。   As shown in FIGS. 4 to 7, the write lines 4a and 4b are provided below the lower electrodes 54a and 54b and immediately below the magnetoresistive elements 11a and 11b, respectively. Write currents I4a and I4b flowing through the write lines 4a and 4b are only in one direction. Therefore, a downward write magnetic field Ba is applied to the memory cell 2a by the current I4a, and an upward write magnetic field Bb is applied to the memory cell 2b by the current I4b. The lower electrodes 54a and 54b and the surface of the semiconductor substrate 51 are connected by a plug 55 (plug 55a) of the memory cell array 2a and a plug 55 (plug 55b) of the memory cell array 2b, respectively.

磁気抵抗効果素子11aは、図4において下部電極54aの上半分の領域(図6においては下部電極54aの右半分の領域)内に配置される。また、プラグ55aは、図4において、下部電極54aの下半分の領域(図6においては下部電極54aの左半分の領域)内に配置される。   The magnetoresistive effect element 11a is disposed in the upper half region of the lower electrode 54a in FIG. 4 (the right half region of the lower electrode 54a in FIG. 6). Further, the plug 55a is disposed in the lower half region of the lower electrode 54a in FIG. 4 (the left half region of the lower electrode 54a in FIG. 6).

一方、磁気抵抗効果素子11bは、図5において下部電極54bの下半分の領域(図7においては下部電極54bの左半分の領域)内に配置される。また、プラグ55bは、図5において、下部電極54bの上半分の領域(図7においては下部電極54bの右半分の領域)内に配置される。   On the other hand, the magnetoresistive effect element 11b is arranged in the lower half region of the lower electrode 54b in FIG. 5 (the left half region of the lower electrode 54b in FIG. 7). Further, the plug 55b is arranged in the upper half region of the lower electrode 54b in FIG. 5 (the right half region of the lower electrode 54b in FIG. 7).

磁気抵抗効果素子11、書き込み線3、書き込み線4、下部電極54、プラグ55の形状は、メモリセル2によらずに実質的に同じ形状を有する。ここで、同じであるとは、各部が、同じプロセスによって、同じ形状ができるという期待の元に形成されたことを意味し、誤差は許容されることを意味する。   The magnetoresistive effect element 11, the write line 3, the write line 4, the lower electrode 54, and the plug 55 have substantially the same shape regardless of the memory cell 2. Here, being the same means that each part is formed with the expectation that the same shape can be formed by the same process, and that an error is allowed.

メモリセル2a、2bは、以上述べたような構成を有しているため、容易軸と平行な仮想軸に関して鏡面対称の関係を有している。すなわち、書き込み線3、4、磁気抵抗効果素11、下部電極54の形状、相対的な位置関係は、全てのメモリセル2a、2bにおいて同じである。   Since the memory cells 2a and 2b have the above-described configuration, they have a mirror-symmetrical relationship with respect to a virtual axis parallel to the easy axis. That is, the shape and relative positional relationship of the write lines 3 and 4, the magnetoresistive effect element 11, and the lower electrode 54 are the same in all the memory cells 2a and 2b.

図6、図7に示すように、半導体基板51のプラグ55が接する位置に、1対のソース/ドレイン拡散領域56の一方が設けられる。ソース/ドレイン拡散領域56の他方は、プラグ61を介して配線層62と接続される。   As shown in FIGS. 6 and 7, one of the pair of source / drain diffusion regions 56 is provided at a position where the plug 55 of the semiconductor substrate 51 contacts. The other of the source / drain diffusion regions 56 is connected to the wiring layer 62 through the plug 61.

1対のソース/ドレイン拡散領域56相互間の半導体基板51上には、ゲート絶縁膜57を介してゲート電極58が設けられる。ソース/ドレイン拡散領域56、ゲート絶縁膜57、ゲート電極58は選択トランジスタ12を構成する。半導体基板51の表面には、素子分離絶縁膜63も設けられる。   A gate electrode 58 is provided on the semiconductor substrate 51 between the pair of source / drain diffusion regions 56 via a gate insulating film 57. The source / drain diffusion region 56, the gate insulating film 57, and the gate electrode 58 constitute the selection transistor 12. An element isolation insulating film 63 is also provided on the surface of the semiconductor substrate 51.

第1実施形態に係る磁気記憶装置によれば、メモリセル2aとメモリセル2bとが鏡面対称の関係を有する。このため、磁場Ba、Bb(包括的には磁場B)の方向がメモリセル2a、2b間で異なっていても、磁場Ba、Bbは、磁気抵抗効果素子11a、11bおよび下部電極54a、54bへ、全てのメモリセル2a、2bにおいて同様に印加される。   According to the magnetic memory device according to the first embodiment, the memory cell 2a and the memory cell 2b have a mirror symmetry relationship. Therefore, even if the directions of the magnetic fields Ba and Bb (generally, the magnetic field B) are different between the memory cells 2a and 2b, the magnetic fields Ba and Bb are transferred to the magnetoresistive effect elements 11a and 11b and the lower electrodes 54a and 54b. The same is applied to all the memory cells 2a and 2b.

具体的には、何れの磁気抵抗効果素子11a、11bに対しても、下部電極54a、54bの、磁気抵抗効果素子11a、11bの側からプラグ55a、55bの側へと向かう磁場Ba、Bbが印加される。この結果、下部電極54a、54bと磁場Ba、Bbとの相互作用が、メモリセル2a、2b間で統一される。よって、メモリセル2a、2bへの書き込み特性が統一され、メモリセル2a、2b相互間での書き込みマージンの大きな磁気記憶装置を実現できる。   Specifically, for any of the magnetoresistive effect elements 11a and 11b, the magnetic fields Ba and Bb of the lower electrodes 54a and 54b from the magnetoresistive effect element 11a and 11b side toward the plugs 55a and 55b are generated. Applied. As a result, the interaction between the lower electrodes 54a and 54b and the magnetic fields Ba and Bb is unified between the memory cells 2a and 2b. Therefore, the write characteristics to the memory cells 2a and 2b are unified, and a magnetic memory device having a large write margin between the memory cells 2a and 2b can be realized.

第1実施形態は、メモリセル2a、2bの各部が鏡面対称であることを必ずしも要しない。各部の形状および向きがメモリセル2間で同じであるとすると、少なくとも、書き込み線3と下部電極54と磁気抵抗効果素子11との相互間の相対的な位置関係、および下部電極54と磁気抵抗効果素子11に対する磁場Bの向き、がメモリセル2相互間で揃っていれば良い。こうすれば、磁場Bは、全てのメモリセル2において、下部電極54の磁気抵抗効果素子11側からプラグ55側へと印加される。この結果、下部電極における磁気抵抗効果素子の位置、および下部電極と磁気抵抗効果素子に対する方向を固定された磁場の向き、がメモリセルによって統一されていない場合よりも大きな書き込みマージンを確保できる。   The first embodiment does not necessarily require each part of the memory cells 2a and 2b to be mirror-symmetric. If the shape and direction of each part are the same between the memory cells 2, at least the relative positional relationship among the write line 3, the lower electrode 54, and the magnetoresistive effect element 11, and the lower electrode 54 and the magnetoresistance The direction of the magnetic field B with respect to the effect element 11 only needs to be uniform between the memory cells 2. In this way, the magnetic field B is applied from the magnetoresistive effect element 11 side of the lower electrode 54 to the plug 55 side in all the memory cells 2. As a result, a larger write margin can be ensured than in the case where the position of the magnetoresistive effect element in the lower electrode and the direction of the magnetic field in which the direction with respect to the lower electrode and the magnetoresistive effect element is fixed are not unified by the memory cells.

しかしながら、上記に加え、下部電極54a、54bにおける磁気抵抗効果素子11a、11bの位置もが鏡面対称であれば、書き込み特性の統一効果は、より高い。   However, in addition to the above, if the positions of the magnetoresistive elements 11a and 11b in the lower electrodes 54a and 54b are also mirror-symmetric, the effect of unifying the writing characteristics is higher.

第1実施形態は、図9のように固定層101と下部電極54の平面形状が同じ場合、特に有効である。すなわち、このような構成の磁気抵抗効果素子では、固定層からの漏れ磁場の磁気抵抗効果素子へ印加のされ方がメモリセル相互間で統一されていないと、この漏れ磁場によって書き込み特性がメモリセル相互間で大きくばらつく。これに対し、第1実施形態によれば、図9の構成の磁気抵抗効果素子11a、11bを用いた場合でも、下部電極54a、54bからの漏れ磁場の影響の仕方が全てのメモリセル2a、2bにおいて統一されるため、大きな書き込みマージンを確保できる。   The first embodiment is particularly effective when the fixed layer 101 and the lower electrode 54 have the same planar shape as shown in FIG. That is, in the magnetoresistive effect element having such a configuration, if the manner in which the leakage magnetic field from the fixed layer is applied to the magnetoresistive effect element is not uniform between the memory cells, the writing characteristics are affected by the leakage magnetic field. It varies widely between each other. On the other hand, according to the first embodiment, even when the magnetoresistive effect elements 11a and 11b having the configuration of FIG. 9 are used, the influence of the leakage magnetic field from the lower electrodes 54a and 54b is not affected by all the memory cells 2a, Since it is unified in 2b, a large write margin can be secured.

(第2実施形態)
第2実施形態は、下部電極の形状が第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
The second embodiment is different from the first embodiment in the shape of the lower electrode.

図10乃至図12を参照して第2実施形態について説明する。図10は、第2実施形態に係る磁気記憶装置のブロック図である。図11は、図10の詳細な構成の一例を示す回路図である。図10、11に示すように、図面の左右方向に沿って延びる書き込み線4a、4bが、図面の上下方向に沿って順次、交互に設けられる。   The second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 12. FIG. 10 is a block diagram of a magnetic memory device according to the second embodiment. FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of the detailed configuration of FIG. As shown in FIGS. 10 and 11, write lines 4a and 4b extending along the horizontal direction of the drawings are alternately provided in the vertical direction of the drawings.

書き込み線4(4a、4b)に対しても書き込み電流が両方向に流れるように構成されている。すなわち、メモリセルアレイ1の左右両側の制御回路5と並ぶ位置に、電流ソース/シンク6が設けられている。   A write current is configured to flow in both directions also to the write line 4 (4a, 4b). That is, current sources / sinks 6 are provided at positions aligned with the control circuits 5 on the left and right sides of the memory cell array 1.

メモリセルアレイ1の左右の電流ソース/シンク6は、メモリセルアレイ1の左右の制御回路5を介して書き込み線4と電気的に接続される。この1対の電流ソース/シンク6は、制御回路5によって、少なくとも1つの書き込み線4の両端と電気的に接続される。   The left and right current sources / sinks 6 of the memory cell array 1 are electrically connected to the write lines 4 via the left and right control circuits 5 of the memory cell array 1. The pair of current sources / sinks 6 are electrically connected to both ends of at least one write line 4 by the control circuit 5.

図示せぬ制御信号に応じて、書き込み線4の両端に接続された1対の電流ソース/シンク6の一方は、書き込み線4に書き込み電流を供給し、他方は書き込み線4から電流を引き抜く。書き込み線4を流れる電流の方向は、書き込み線4によって固有であり、書き込み線4aにおいては図面の右方向に流れ、書き込み線4bにおいては図面の左方向に流れる。   In response to a control signal (not shown), one of a pair of current sources / sinks 6 connected to both ends of the write line 4 supplies a write current to the write line 4, and the other draws a current from the write line 4. The direction of the current flowing through the write line 4 is specific to the write line 4 and flows in the right direction of the drawing in the write line 4a and in the left direction of the drawing in the write line 4b.

メモリセルアレイ1は、メモリセル2c、2dから構成され、メモリセル2c、2dは、後述のように、平面形状が第1実施形態のそれと異なる。ある書き込み線4に対してはメモリセル2cが設けられ、この書き込み線4と隣接する書き込み線4に対してはメモリセル2dが設けられる。したがって、各書き込み線3に沿って、メモリセル2c、2dが順次交互に配置される。   The memory cell array 1 is composed of memory cells 2c and 2d, and the memory cells 2c and 2d have a planar shape different from that of the first embodiment, as will be described later. A memory cell 2 c is provided for a certain write line 4, and a memory cell 2 d is provided for the write line 4 adjacent to the write line 4. Therefore, the memory cells 2 c and 2 d are alternately arranged along the write lines 3.

メモリセルアレイ1の左右の電流ソース/シンク6において、スイッチ回路32とスイッチ回路33との接続ノードは、共通線14と接続される。   In the current source / sink 6 on the left and right of the memory cell array 1, the connection node between the switch circuit 32 and the switch circuit 33 is connected to the common line 14.

その他の構成は、第1実施形態と同じである。   Other configurations are the same as those of the first embodiment.

次に、メモリセル2c、2dの構造について、図12を参照して説明する。図12は、メモリセル2c、2dの平面図である。図12の紙面の上下左右の向きは、ともに、図10のそれと一致している。すなわち、例えば、図10の下側は、図12においても下側である。   Next, the structure of the memory cells 2c and 2d will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a plan view of the memory cells 2c and 2d. The orientation of the top, bottom, left, and right of the paper surface of FIG. 12 is the same as that of FIG. That is, for example, the lower side in FIG. 10 is also the lower side in FIG.

図12に示すように、メモリセル2cは、磁気抵抗効果素子11a、下部電極54c、プラグ55aを含み、メモリセル2dは、磁気抵抗効果素子11b、下部電極54d、プラグ55bを含む。   As shown in FIG. 12, the memory cell 2c includes a magnetoresistive effect element 11a, a lower electrode 54c, and a plug 55a, and the memory cell 2d includes a magnetoresistive effect element 11b, a lower electrode 54d, and a plug 55b.

隣接するメモリセル2c、2dは、メモリセル2cを上側に、メモリセル2dを下側として、1つの組を構成している。メモリセル2c、2dは、下部電極54c、54d上にそれぞれ設けられる。   Adjacent memory cells 2c and 2d constitute one set with the memory cell 2c on the upper side and the memory cell 2d on the lower side. The memory cells 2c and 2d are provided on the lower electrodes 54c and 54d, respectively.

下部電極54cと下部電極54dとは、回転対称(点対称)の関係を有する。このような関係を有するものとして、下部電極54c、54dは、例えば以下の形状を有する。   The lower electrode 54c and the lower electrode 54d have a rotationally symmetric (point symmetric) relationship. For example, the lower electrodes 54c and 54d have the following shapes.

下部電極54cは、L字が180°回転した平面形状を有し、左右方向に沿って延びる部分54c1と上下方向に沿って延びる部分54c2とから構成される。部分54c1が図面において上側に、部分54c2が下側に位置する。プラグ55aは、部分54c2と接続される。磁気抵抗効果素子11aは、書き込み線3と書き込み線4aとの間に位置し、その容易軸は、書き込み線4aに沿っている。   The lower electrode 54c has a planar shape in which an L-shape is rotated by 180 °, and includes a portion 54c1 extending along the left-right direction and a portion 54c2 extending along the vertical direction. The portion 54c1 is located on the upper side and the portion 54c2 is located on the lower side in the drawing. Plug 55a is connected to portion 54c2. The magnetoresistive effect element 11a is located between the write line 3 and the write line 4a, and its easy axis is along the write line 4a.

下部電極54dは、L字の平面形状を有し、左右方向に沿って延びる部分54d1と上下方向に沿って延びる部分54d2とから構成される。部分54d1が図面において下側に、部分54d2が上側に位置する。プラグ55bは、部分54d2と接続される。磁気抵抗効果素子11bは、書き込み線3と書き込み線4bとの間に位置し、その容易軸は、書き込み線4bに沿っている
部分54c2の左辺は部分54d2の右辺と面し、部分54c2の下辺は部分54d1の上辺と面する。部分54d2の上辺は部分54c1の下辺と面する。
The lower electrode 54d has an L-shaped planar shape and includes a portion 54d1 extending along the left-right direction and a portion 54d2 extending along the vertical direction. The portion 54d1 is located on the lower side and the portion 54d2 is located on the upper side in the drawing. Plug 55b is connected to portion 54d2. The magnetoresistive effect element 11b is located between the write line 3 and the write line 4b, and its easy axis is along the write line 4b. The left side of the portion 54c2 faces the right side of the portion 54d2, and the lower side of the portion 54c2 Faces the upper side of the portion 54d1. The upper side of the portion 54d2 faces the lower side of the portion 54c1.

書き込み線4aを流れる電流I4aは右方向に流れるため、電流I4aによる磁場Baは磁気抵抗効果素子11aにおいて下方向に向かう。書き込み線4bを流れる電流I4bは左方向に流れるため、電流I4bによる磁場Bbは磁気抵抗効果素子11bにおいて上方向に向かう。   Since the current I4a flowing through the write line 4a flows in the right direction, the magnetic field Ba generated by the current I4a is directed downward in the magnetoresistive element 11a. Since the current I4b flowing through the write line 4b flows in the left direction, the magnetic field Bb generated by the current I4b is directed upward in the magnetoresistive element 11b.

メモリセル2c、2dの断面形状は、VI−VI線に沿った形状が図6によって、VII−VII線に沿った形状が図7によって示されている。磁気抵抗効果素子2c、2dの構成は、図8、図9の何れのであってもよい。   As for the cross-sectional shapes of the memory cells 2c and 2d, the shape along the VI-VI line is shown in FIG. 6, and the shape along the VII-VII line is shown in FIG. The configuration of the magnetoresistive effect elements 2c and 2d may be any of FIGS.

メモリセル2c、2dは、以上述べたような構成を有しており、点対象の関係を有する。   The memory cells 2c and 2d have the configuration as described above, and have a point target relationship.

第2実施形態に係る磁気記憶装置によれば、隣接する書き込み線4a、4bがそれぞれ通る下部電極54c、54dが相互に点対称の関係を有し、且つ書き込み線4a、4bを流れる方向を固定された書き込み電流I4a、I4bは相互に反対方向に向かう。このため、下部電極54c、54dの形状が異なっていても、磁場Ba、Bbは、磁気抵抗効果素子11a、11bおよび下部電極54c、54dへ、全てのメモリセル2c、2dにおいて同様に印加される。   According to the magnetic memory device of the second embodiment, the lower electrodes 54c and 54d through which the adjacent write lines 4a and 4b pass have a point-symmetric relationship with each other and the direction in which the write lines 4a and 4b flow is fixed. The written currents I4a and I4b are directed in opposite directions. For this reason, even if the shapes of the lower electrodes 54c and 54d are different, the magnetic fields Ba and Bb are similarly applied to the magnetoresistive elements 11a and 11b and the lower electrodes 54c and 54d in all the memory cells 2c and 2d. .

具体的には、何れの磁気抵抗効果素子11a、11bに対しても、下部電極54c、54dの、磁気抵抗効果素子側からプラグ55a、55b側へと向かう磁場Ba、Bbが印加される。このため、メモリセル2c、2d相互間での書き込みマージンの大きな磁気記憶装置を実現できる。   Specifically, the magnetic fields Ba and Bb of the lower electrodes 54c and 54d from the magnetoresistive element side toward the plugs 55a and 55b are applied to any of the magnetoresistive effect elements 11a and 11b. For this reason, a magnetic memory device having a large write margin between the memory cells 2c and 2d can be realized.

なお、第1実施形態と同様に、少なくとも、書き込み線3と下部電極54と磁気抵抗効果素子11との相互間の相対的な位置関係、および下部電極54と磁気抵抗効果素子11に対する磁場Bの向き、がメモリセル2相互間で揃っていれば、書き込みマージンの増加効果を得られる。   As in the first embodiment, at least the relative positional relationship among the write line 3, the lower electrode 54, and the magnetoresistive effect element 11, and the magnetic field B with respect to the lower electrode 54 and the magnetoresistive effect element 11. If the orientations are aligned between the memory cells 2, the effect of increasing the write margin can be obtained.

第2実施形態も、第1実施形態において記載したのと同じ理由により、固定層101と下部電極54c、54dの平面形状が同じ場合、特に有効である。   The second embodiment is also particularly effective when the fixed layer 101 and the lower electrodes 54c and 54d have the same planar shape for the same reason as described in the first embodiment.

(第3実施形態)
第3実施形態は、第1実施形態にトグル書き込み方式を適用した場合に関する。
(Third embodiment)
The third embodiment relates to a case where a toggle writing method is applied to the first embodiment.

トグル書き込み方式では、特許文献2が開示するように、各磁気抵抗効果素子の磁化容易軸は、2種の書き込み線からなる平面において、2種の書き込み線の両方に対して45°の角度を持った方向に沿う。そして、磁気抵抗効果素子の構造および書き込み電流を流すタイミングも従来のものと異なる。   In the toggle writing method, as disclosed in Patent Document 2, the easy axis of magnetization of each magnetoresistive effect element has an angle of 45 ° with respect to both of the two types of write lines in a plane composed of the two types of write lines. Along the direction. The structure of the magnetoresistive element and the timing for supplying the write current are also different from the conventional one.

図13、図14は、第3実施形態に係るメモリセルの平面図を示しており、第3実施形態を第1実施形態に適用した場合を示している。図13は、図1のメモリセルアレイ1a内に設けられるメモリセル(メモリセル2aに対応)を示している。図14は、図1のメモリセルアレイ1b内に設けられるメモリセル(メモリセル2bに対応)を示している。断面構造は、第1実施形態と同じである。   13 and 14 are plan views of the memory cell according to the third embodiment, and show a case where the third embodiment is applied to the first embodiment. FIG. 13 shows memory cells (corresponding to the memory cell 2a) provided in the memory cell array 1a of FIG. FIG. 14 shows memory cells (corresponding to the memory cell 2b) provided in the memory cell array 1b of FIG. The cross-sectional structure is the same as in the first embodiment.

図13および図14に示すように、第3実施形態におけるメモリセル2a、2bは、磁気抵抗効果素子11a、11bの代わりに磁気抵抗効果素子11c、11dをそれぞれ含んでいることを除いて、第1実施形態と同じである。   As shown in FIGS. 13 and 14, the memory cells 2a and 2b in the third embodiment are the same except that they include magnetoresistive elements 11c and 11d instead of the magnetoresistive elements 11a and 11b, respectively. The same as in the first embodiment.

磁気抵抗効果素子11cは、下部電極54a上に設けられる。磁気抵抗効果素子11cの磁化容易軸は、書き込み線3aと書き込み線4aの両方に対して45°の方向に沿っている。磁化困難軸は、磁化容易軸と直交する。したがって、書き込み線3aによる磁界B3a、書き込み線4aによる磁界B4aは、磁化容易軸および磁化困難軸に対して45°の角度を有する。   The magnetoresistive effect element 11c is provided on the lower electrode 54a. The magnetization easy axis of the magnetoresistive effect element 11c is along the direction of 45 ° with respect to both the write line 3a and the write line 4a. The hard axis is perpendicular to the easy axis. Therefore, the magnetic field B3a by the write line 3a and the magnetic field B4a by the write line 4a have an angle of 45 ° with respect to the easy axis and the hard axis.

磁気抵抗効果素子11dは、下部電極54b上に設けられる。磁気抵抗効果素子11dの磁化容易軸は、書き込み線3bと書き込み線4bの両方に対して45°の方向に沿っている。磁化困難軸は、磁化容易軸と直交する。したがって、書き込み線3bによる磁界B3b、書き込み線4bによる磁界B4bは、磁化容易軸および磁化困難軸に対して45°の角度を有する。   The magnetoresistive effect element 11d is provided on the lower electrode 54b. The magnetization easy axis of the magnetoresistive effect element 11d is along the direction of 45 ° with respect to both the write line 3b and the write line 4b. The hard axis is perpendicular to the easy axis. Therefore, the magnetic field B3b by the write line 3b and the magnetic field B4b by the write line 4b have an angle of 45 ° with respect to the easy axis and the hard axis.

磁気抵抗効果素子11(磁気抵抗効果素子11c、11d)の磁化容易軸は、ともに同じ方向に沿っている。   The easy axes of the magnetoresistive effect element 11 (the magnetoresistive effect elements 11c and 11d) are both in the same direction.

メモリセル2(メモリセル2c、2d)は、以上述べたような構成を有しているため、鏡面対象の関係を有する。   Since the memory cell 2 (memory cells 2c and 2d) has the above-described configuration, it has a mirror surface relationship.

磁気抵抗効果素子11c、11dは、図15および図16に示す構造を有している。図15および図16は、トグルMRAMに用いることができるMTJ素子の構造を概略的に示す側面図である。図15は、フリー層とピン層の磁化方向が平行の状態を示している。図16は、フリー層とピン層の磁化方向が反平行の状態を示している。   The magnetoresistive effect elements 11c and 11d have the structure shown in FIGS. 15 and 16 are side views schematically showing the structure of an MTJ element that can be used in a toggle MRAM. FIG. 15 shows a state where the magnetization directions of the free layer and the pinned layer are parallel. FIG. 16 shows a state where the magnetization directions of the free layer and the pinned layer are antiparallel.

図15および図16に示すように、固定層101は、強磁性金属からなる2つの強磁性層111、112と、これら強磁性層111、112に挟まれた常磁性金属からなる常磁性層113と、反強磁性金属からなる反強磁性層114と、を有する。これら強磁性層111、112と常磁性層113からなる構造が、反強磁性層114上に設けられる。2つの強磁性層111、112は、反強磁性結合している。   As shown in FIGS. 15 and 16, the fixed layer 101 includes two ferromagnetic layers 111 and 112 made of ferromagnetic metal, and a paramagnetic layer 113 made of paramagnetic metal sandwiched between the ferromagnetic layers 111 and 112. And an antiferromagnetic layer 114 made of an antiferromagnetic metal. A structure including these ferromagnetic layers 111 and 112 and a paramagnetic layer 113 is provided on the antiferromagnetic layer 114. The two ferromagnetic layers 111 and 112 are antiferromagnetically coupled.

自由層103は、強磁性金属からなる2つの強磁性層121、122と、これら強磁性層に挟まれた常磁性金属からなる常磁性層123と、を有する。2つの強磁性層121、122は、反強磁性結合している。   The free layer 103 has two ferromagnetic layers 121 and 122 made of a ferromagnetic metal, and a paramagnetic layer 123 made of a paramagnetic metal sandwiched between the ferromagnetic layers. The two ferromagnetic layers 121 and 122 are antiferromagnetically coupled.

図15に示すように、平行状態では非磁性層102を挟む2つの強磁性層111、122の磁化方向は平行状態であり、図16に示すように、反平行の状態では非磁性層102を挟む2つの強磁性層111、122の磁化方向は反平行状態である。   As shown in FIG. 15, in the parallel state, the magnetization directions of the two ferromagnetic layers 111 and 122 sandwiching the nonmagnetic layer 102 are in a parallel state. As shown in FIG. 16, the nonmagnetic layer 102 is in an antiparallel state. The magnetization directions of the two ferromagnetic layers 111 and 122 sandwiched are antiparallel.

トグル書き込み方式による書き込みでは、書き込み対象となる磁気抵抗効果素子のデータが読み出され、そのデータと書き込みデータとが一致するならば書き込みを行わず、両者が一致しないときのみ書き込みが行われる。   In writing by the toggle writing method, data of a magnetoresistive effect element to be written is read, and if the data and the write data match, writing is not performed, but writing is performed only when the two do not match.

トグル書き込み方式では、書き込みを行うと、書き込み前の磁気抵抗効果素子の状態に関わらずMTJ素子の状態が変化する。例えば、書き込みにより、反平行状態の磁気抵抗効果素子は平行状態に変化し、平行状態の磁気抵抗効果素子は反平行状態に変化する。   In the toggle writing method, when writing is performed, the state of the MTJ element changes regardless of the state of the magnetoresistive element before writing. For example, by writing, an antiparallel magnetoresistive element changes to a parallel state, and a parallel magnetoresistive element changes to an antiparallel state.

磁気抵抗効果素子の状態を反転させるには、書き込み線3a、3bに、書き込み電流I3a、I3bをそれぞれ流し、書き込み線4a、4bには、書き込み電流I4a、I4bをそれぞれ流せばよい。   In order to invert the state of the magnetoresistive effect element, the write currents I3a and I3b are passed through the write lines 3a and 3b, respectively, and the write currents I4a and I4b are passed through the write lines 4a and 4b, respectively.

電流I3a、I3b、I4a、I4bは、書き込みデータによらずその方向が固定されている。また、電流I3a、I3b、I4a、I4bの流れる方向は、電流I3aの方向と電流I3bの方向、電流I4aの方向と電流I4bの方向と、が反対になるように設定される。例えば、図13および図14に示すように、電流I3aは上方向に、電流I4aは右方向に、電流I3bは下方向に、電流I4bは左方向に流れる。   The directions of the currents I3a, I3b, I4a, and I4b are fixed regardless of the write data. The directions in which the currents I3a, I3b, I4a, and I4b flow are set so that the direction of the current I3a and the direction of the current I3b, and the direction of the current I4a and the direction of the current I4b are opposite. For example, as shown in FIGS. 13 and 14, the current I3a flows upward, the current I4a flows rightward, the current I3b flows downward, and the current I4b flows leftward.

電流I3(電流I3a、I3b)、電流I4(電流I4a、I4b)を与えるタイミングは、例えば、図17に示すようなタイミングとする。図17に示すように、時刻T1において、電流I4の供給を開始する。電流I4の供給は継続される。   The timing for applying the current I3 (currents I3a and I3b) and the current I4 (currents I4a and I4b) is, for example, as shown in FIG. As shown in FIG. 17, supply of current I4 is started at time T1. Supply of the current I4 is continued.

次いで、時刻T1から時間A経過後の時刻T2に電流I3の供給を開始する。この後、時刻T3まで、電流I3、I4の供給は継続される。次いで、時刻T3において、電流I4の供給が停止される。次いで、時刻T4において電流I3の供給が停止される。   Next, supply of current I3 is started at time T2 after time A has elapsed from time T1. Thereafter, the supply of currents I3 and I4 is continued until time T3. Next, at time T3, the supply of the current I4 is stopped. Next, supply of the current I3 is stopped at time T4.

以上の電流の供給により、磁気抵抗効果素11c、11dの状態が反転する。   By supplying the above current, the states of the magnetoresistive effect elements 11c and 11d are reversed.

なお、電流I3の供給開始のタイミングを、電流I4の供給開始のタイミングよりも一定の遅延時間Aだけ早くなるように設定してもよい。   Note that the supply start timing of the current I3 may be set so as to be earlier than the supply start timing of the current I4 by a certain delay time A.

第3実施形態に係る磁気記憶装置によれば、第1実施形態と同じくメモリセル2cとメモリセル2dとが鏡面対称の関係を有し、電流I3aの方向と電流I3bの方向および電流I4aの方向と電流I4bの方向が反対である。このため、トグル書き込み方式を用いた場合でもメモリセル2c、2dへの書き込み特性が統一され、メモリセル2c、2d相互間での書き込みマージンの大きな磁気記憶装置を実現できる。   According to the magnetic memory device of the third embodiment, the memory cell 2c and the memory cell 2d have a mirror symmetry relationship as in the first embodiment, and the direction of the current I3a, the direction of the current I3b, and the direction of the current I4a And the direction of the current I4b is opposite. For this reason, even when the toggle write method is used, the write characteristics to the memory cells 2c and 2d are unified, and a magnetic memory device having a large write margin between the memory cells 2c and 2d can be realized.

なお、第1実施形態と同様に、少なくとも、書き込み線3と書き込み線4と下部電極54と磁気抵抗効果素子11との相互間の相対的な位置関係、下部電極54と磁気抵抗効果素子11に対する磁場B3(B3a、B3b)の向き、下部電極54と磁気抵抗効果素子11に対する磁場B4(B4a、B4b)の向きがメモリセル2相互間で揃っていれば、書き込みマージンの増加効果を得られる。   As in the first embodiment, at least the relative positional relationship between the write line 3, the write line 4, the lower electrode 54, and the magnetoresistive effect element 11, and the lower electrode 54 and the magnetoresistive effect element 11. If the direction of the magnetic field B3 (B3a, B3b) and the direction of the magnetic field B4 (B4a, B4b) with respect to the lower electrode 54 and the magnetoresistive effect element 11 are aligned between the memory cells 2, an effect of increasing the write margin can be obtained.

(第4実施形態)
第4実施形態は、第2実施形態にトグル書き込み方式を適用した場合に関する。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment relates to a case where a toggle writing method is applied to the second embodiment.

図18は、第4実施形態に係るメモリセルの平面図を示しており、トグル書き込み方式を第2実施形態に適用した場合を示している。断面構造は、第1実施形態と同じである。   FIG. 18 is a plan view of the memory cell according to the fourth embodiment, and shows a case where the toggle writing method is applied to the second embodiment. The cross-sectional structure is the same as in the first embodiment.

図18に示すように、第4実施形態におけるメモリセル2c、2dは、磁気抵抗効果素子11a、11bの代わりに磁気抵抗効果素子11c、11dをそれぞれ含んでいることを除いて、第2実施形態と同じである。   As shown in FIG. 18, the memory cells 2c and 2d in the fourth embodiment are different from those in the second embodiment except that they include magnetoresistive elements 11c and 11d instead of the magnetoresistive elements 11a and 11b, respectively. Is the same.

磁気抵抗効果素子11c、11dは、下部電極54c、54d上にそれぞれ設けられる。磁気抵抗効果素子11c、11dの磁化容易軸および磁化困難軸は、書き込み線3aと書き込み線4aの両方に対して45°の方向に沿っている。また、磁気抵抗効果素子11c、11dの磁化容易軸は、ともに同じ方向に沿っている。   The magnetoresistive effect elements 11c and 11d are provided on the lower electrodes 54c and 54d, respectively. The magnetization easy axis and the magnetization difficult axis of the magnetoresistive effect elements 11c and 11d are along the direction of 45 ° with respect to both the write line 3a and the write line 4a. Further, the easy axes of the magnetoresistive elements 11c and 11d are along the same direction.

メモリセル2c、2dは、以上述べたような構成を有しており、点対称の関係を有する。   The memory cells 2c and 2d have the configuration as described above and have a point-symmetric relationship.

書き込み電流I3の流れる方向は、メモリセル2cに対する書き込みの場合と、メモリセル2dに対する書き込みの場合と、で異なる。すなわち、電流I3は、メモリセル2cへの書き込みの場合は下方向に流れ、メモリセル2dへの書き込みの場合は上方向に流れる。その他の書き込み動作は、図13および図14を用いて説明した動作と同じである。   The direction in which the write current I3 flows is different between writing to the memory cell 2c and writing to the memory cell 2d. That is, the current I3 flows downward when writing to the memory cell 2c, and flows upward when writing to the memory cell 2d. Other write operations are the same as those described with reference to FIGS.

第4実施形態に係る磁気記憶装置によれば、第2実施形態と同じく、隣接する書き込み線4a、4bがそれぞれ通る下部電極54c、54dが相互に点対称の関係を有し、且つ電流I3aの方向と電流I3bの方向および電流I4aの方向と電流I4bの方向が反対である。このため、トグル書き込み方式を用いた場合でもメモリセル2c、2dへの書き込み特性が統一され、メモリセル2c、2d相互間での書き込みマージンの大きな磁気記憶装置を実現できる。   According to the magnetic memory device according to the fourth embodiment, as in the second embodiment, the lower electrodes 54c and 54d through which the adjacent write lines 4a and 4b pass have a point-symmetric relationship with each other, and the current I3a The direction and the direction of the current I3b and the direction of the current I4a and the direction of the current I4b are opposite. For this reason, even when the toggle write method is used, the write characteristics to the memory cells 2c and 2d are unified, and a magnetic memory device having a large write margin between the memory cells 2c and 2d can be realized.

なお、第1実施形態と同様に、少なくとも、書き込み線3と書き込み線4と下部電極54と磁気抵抗効果素子11との相互間の相対的な位置関係、下部電極54と磁気抵抗効果素子11に対する磁場B3(B3a、B3b)の向き、下部電極54と磁気抵抗効果素子11に対する磁場B4(B4a、B4b)の向きがメモリセル2相互間で揃っていれば、書き込みマージンの増加効果を得られる。   As in the first embodiment, at least the relative positional relationship between the write line 3, the write line 4, the lower electrode 54, and the magnetoresistive effect element 11, and the lower electrode 54 and the magnetoresistive effect element 11. If the direction of the magnetic field B3 (B3a, B3b) and the direction of the magnetic field B4 (B4a, B4b) with respect to the lower electrode 54 and the magnetoresistive effect element 11 are aligned between the memory cells 2, an effect of increasing the write margin can be obtained.

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。   In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .

第1実施形態に係る磁気記憶装置のブロック図。1 is a block diagram of a magnetic storage device according to a first embodiment. FIG. 第1実施形態の磁気記憶装置の詳細な構成の一例を示す回路図。1 is a circuit diagram showing an example of a detailed configuration of a magnetic storage device according to a first embodiment. 第1実施形態の各スイッチ回路への制御信号の流れを示す図。The figure which shows the flow of the control signal to each switch circuit of 1st Embodiment. 第1実施形態のメモリセルの平面図。FIG. 3 is a plan view of the memory cell according to the first embodiment. 第1実施形態のメモリセルの平面図。FIG. 3 is a plan view of the memory cell according to the first embodiment. 第1実施形態の磁気記憶装置の側面図。1 is a side view of a magnetic storage device according to a first embodiment. 第1実施形態の磁気記憶装置の側面図。1 is a side view of a magnetic storage device according to a first embodiment. 磁気抵抗効果素子の断面図。Sectional drawing of a magnetoresistive effect element. 磁気抵抗効果素子の断面図。Sectional drawing of a magnetoresistive effect element. 第2実施形態に係る磁気記憶装置のブロック図。The block diagram of the magnetic memory | storage device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態の磁気記憶装置の詳細な構成の一例を示す回路図。A circuit diagram showing an example of detailed composition of a magnetic memory device of a 2nd embodiment. 第2実施形態のメモリセルの平面図。The top view of the memory cell of 2nd Embodiment. 第3実施形態のメモリセルの平面図。The top view of the memory cell of 3rd Embodiment. 第3実施形態のメモリセルの平面図。The top view of the memory cell of 3rd Embodiment. 第3実施形態の磁気抵抗効果素子の側面図。The side view of the magnetoresistive effect element of 3rd Embodiment. 第3実施形態の磁気抵抗効果素子の側面図。The side view of the magnetoresistive effect element of 3rd Embodiment. 書き込み電流のタイミングチャート。6 is a timing chart of write current. 第4実施形態のメモリセルの平面図。The top view of the memory cell of 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1a、1b…メモリセルアレイ、2a、2b…メモリセル、3a、3b、4a、4b…書き込み線、5…制御回路、6…電流ソース/シンク、7…電流ソース、8…電流シンク、11…磁気抵抗効果素子、12…選択トランジスタ、13…スイッチ回路、14、15…共通線、54a、54b…下部電極、55a、55b…プラグ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b ... Memory cell array, 2a, 2b ... Memory cell, 3a, 3b, 4a, 4b ... Write line, 5 ... Control circuit, 6 ... Current source / sink, 7 ... Current source, 8 ... Current sink, 11 ... Magnetic Resistance effect element, 12 ... select transistor, 13 ... switch circuit, 14, 15 ... common line, 54a, 54b ... lower electrode, 55a, 55b ... plug.

Claims (5)

磁気抵抗効果素子を行列に配置したメモリセルアレイと、
第1方向に沿って延び、前記第1方向に向かう電流のみが供給される第1書き込み線と、
前記第1方向に沿って延び、前記第1方向とは逆向きの第2方向に向かう電流のみが供給される第2書き込み線と、
前記第1方向と直交する第3方向に沿って延びる第3書き込み線と、
前記第1書き込み線と前記第3書き込み線との間に設けられた第1電極と、
前記第1電極に接続され、前記第1書き込み線より前記第3方向に沿って下側に設けられた第1プラグと、
前記第2書き込み線と前記第3書き込み線との間に設けられた第2電極と、
前記第2電極に接続され、前記第2書き込み線より前記第3方向に沿って上側に設けられた第2プラグと、
を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、前記第1書き込み線と前記第3書き込み線とが交わる位置、および前記第2書き込み線と前記第3書き込み線とが交わる位置に配置されることを特徴とする磁気記憶装置。
A memory cell array in which magnetoresistive elements are arranged in a matrix;
A first write line that extends along the first direction and is supplied only with a current directed to the first direction;
A second write line that extends along the first direction and is supplied only with a current in a second direction opposite to the first direction;
A third write line extending along a third direction orthogonal to the first direction;
A first electrode provided between the first write line and the third write line;
A first plug connected to the first electrode and provided below the first write line along the third direction;
A second electrode provided between the second write line and the third write line;
A second plug connected to the second electrode and provided above the second write line along the third direction;
With
The magnetoresistive element is disposed at a position where the first write line and the third write line intersect, and a position where the second write line and the third write line intersect. apparatus.
磁気抵抗効果素子を行列に配置した第1メモリセルアレイおよび第2メモリセルアレイと、
前記第1メモリセルアレイ内で第1方向に沿って延び、前記第1方向に向かう電流のみが供給される第1書き込み線と、
前記第2メモリセルアレイ内で前記第1方向に沿って延び、前記第1方向とは逆向きの第2方向に向かう電流のみが供給される第2書き込み線と、
前記第1メモリセルアレイ内で前記第1方向と直交する第3方向に沿って延びる第3書き込み線と、
前記第2メモリセルアレイ内で前記第3方向に沿って延びる第4書き込み線と、
前記第1書き込み線と前記第3書き込み線との間に設けられた第1電極と、
前記第1電極に接続され、前記第1書き込み線より前記第3方向に沿って下側に設けられた第1プラグと、
前記第2書き込み線と前記第4書き込み線との間に設けられた第2電極と、
前記第2電極に接続され、前記第2書き込み線より前記第3方向に沿って上側に設けられた第2プラグと、
を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、前記第1メモリセルアレイ内の前記第1書き込み線と前記第3書き込み線とが交わる位置、および前記第2メモリセルアレイ内の前記第2書き込み線と前記第4書き込み線とが交わる位置に配置されることを特徴とする磁気記憶装置。
A first memory cell array and a second memory cell array in which magnetoresistive elements are arranged in a matrix;
A first write line extending in the first direction in the first memory cell array and supplied only with a current in the first direction;
A second write line that extends along the first direction in the second memory cell array and is supplied only with a current in a second direction opposite to the first direction;
A third write line extending along a third direction orthogonal to the first direction in the first memory cell array;
A fourth write line extending along the third direction in the second memory cell array;
A first electrode provided between the first write line and the third write line;
A first plug connected to the first electrode and provided below the first write line along the third direction;
A second electrode provided between the second write line and the fourth write line;
A second plug connected to the second electrode and provided above the second write line along the third direction;
With
The magnetoresistive element includes a position where the first write line and the third write line in the first memory cell array intersect, and the second write line and the fourth write line in the second memory cell array. A magnetic storage device characterized in that the magnetic storage device is disposed at a position where the two cross.
前記第1書き込み線および前記第2書き込み線に電流を供給し、前記第1メモリセルアレイと前記第2メモリセルアレイとの間に配置された、電流ソースをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の磁気記憶装置。   3. The device according to claim 2, further comprising a current source that supplies current to the first write line and the second write line and is disposed between the first memory cell array and the second memory cell array. The magnetic storage device described. 磁気抵抗効果素子を行列に配置したメモリセルアレイと、
第1方向に沿って延び、前記第1方向に向かう電流のみが供給される第1書き込み線と、
前記第1方向に沿って延び、前記第1方向とは逆向きの第2方向に向かう電流のみが供給される第2書き込み線と、
前記第1方向と直交する第3方向に沿って延びる第3書き込み線と、
前記第1書き込み線と前記第3書き込み線との間に設けられた第1電極と、
前記第1電極に接続され、前記第1書き込み線より前記第3方向に沿って下側に設けられた第1プラグと、
前記第2書き込み線と前記第3書き込み線との間に設けられた第2電極と、
前記第2電極に接続され、前記第2書き込み線より前記第3方向に沿って上側に設けられた第2プラグと、
を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、前記第1書き込み線と前記第3書き込み線とが交わる位置、および前記第2書き込み線と前記第3書き込み線とが交わる位置に配置され、
前記第1プラグおよび前記第2プラグは、前記第1書き込み線と前記第2書き込み線との間で前記第1方向に沿って並ぶ、
ことを特徴とする磁気記憶装置。
A memory cell array in which magnetoresistive elements are arranged in a matrix;
A first write line that extends along the first direction and is supplied only with a current directed to the first direction;
A second write line that extends along the first direction and is supplied only with a current in a second direction opposite to the first direction;
A third write line extending along a third direction orthogonal to the first direction;
A first electrode provided between the first write line and the third write line;
A first plug connected to the first electrode and provided below the first write line along the third direction;
A second electrode provided between the second write line and the third write line;
A second plug connected to the second electrode and provided above the second write line along the third direction;
With
The magnetoresistive element is disposed at a position where the first write line and the third write line intersect, and a position where the second write line and the third write line intersect,
The first plug and the second plug are arranged along the first direction between the first write line and the second write line.
A magnetic storage device.
前記第1電極および前記第2電極および前記磁気抵抗効果素子は、同じ形状を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の磁気記憶装置。   5. The magnetic memory device according to claim 1, wherein the first electrode, the second electrode, and the magnetoresistive element have the same shape. 6.
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